DE102014111576A1

DE102014111576A1 - Spannelement für eine Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102014111576A1
Application number: DE102014111576.7A
Authority: DE
Inventors: Volker Göbel; Peter Steinbach
Original assignee: Andreas Maier GmbH and Co KG
Current assignee: Andreas Maier GmbH and Co KG
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2016-02-18

Abstract

Um ein Spannelement für eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks an mindestens einer Spannfläche, wobei das Spannelement einen Grundkörper und mehrere relativ zu dem Grundkörper bewegliche Spannbolzen umfasst, zu schaffen, bei welchem eine rasche und präzise Positionierung der Spannbolzen in vorgegebenen Stellungen relativ zu dem Grundkörper möglich ist, wird vorgeschlagen, dass das Spannelement eine Bewegungsvorrichtung umfasst, mittels welcher die Spannbolzen aus einer Spannstellung in eine Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannelement für eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks an mindestens einer Spannfläche, wobei das Spannelement einen Grundkörper und mehrere relativ zu dem Grundkörper bewegliche Spannbolzen umfasst.
Ein solches Spannelement dient dazu, eine Spannkraft von der Spannvorrichtung auf das einzuspannende Werkstück zu übertragen.
Bei bekannten Spannelementen dieser Art ist es erforderlich, dass die Spannbolzen von einer Bedienungsperson manuell relativ zu dem Grundkörper bewegt werden, beispielsweise indem ein Spannbolzen in eine Bohrung an dem Grundkörper eingeschraubt oder aus derselben herausgeschraubt wird. Ein solcher Vorgang ist zeitaufwändig und ermöglicht keine genaue Positionierung der Spannbolzen in vorgegebenen Stellungen, welche die Spannbolzen während des Einspannens des Werkstücks oder in zwischen den Einspannphasen liegenden Ruhephasen einnehmen sollen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannelement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine rasche und präzise Positionierung der Spannbolzen in vorgegebenen Stellungen relativ zu dem Grundkörper möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Spannelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Spannelement eine Bewegungsvorrichtung umfasst, mittels welcher die Spannbolzen aus einer Spannstellung in eine Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar sind.
Dabei ist die Spannstellung dafür vorgesehen, dass die Spannbolzen des Spannelements in der Spannstellung an dem einzuspannenden Werkstück anliegen und eine Spannkraft auf das einzuspannende Werkstück übertragen.
Die Ruhestellung ist dafür vorgesehen, das einzuspannende Werkstück an dem Spannelement vorbei aus der Einspannstellung herauszubewegen und/oder das Spannelement aus der Stellung innerhalb der Spannvorrichtung herauszubewegen, welche es während eines Spannvorgangs einnimmt.
Grundsätzlich ist es auch möglich, ein Werkstück mittels des Spannelements in der Ruhestellung einzuspannen, wenn das einzuspannende Werkstück eine geeignete Geometrie hat, beispielsweise eine Durchtrittsöffnung mit einem hinreichend kleinen Durchmesser aufweist.
Das erfindungsgemäße Spannelement umfasst vorzugsweise mindestens drei, insbesondere mindestens vier, Spannbolzen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass mindestens zwei, vorzugsweise alle, Spannbolzen mittels der Bewegungsvorrichtung im Wesentlichen synchron von der Spannstellung in die Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar sind.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannelement eine Längsmittelachse aufweist und mindestens ein Spannbolzen längs einer Verschiebungsrichtung beweglich ist, welche radial zu der Längsmittelachse des Spannelements ausgerichtet ist.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Spannbolzen des Spannelements, insbesondere alle Spannbolzen des Spannelements, längs einer Verschiebungsrichtung beweglich, welche radial zu der Längsmittelachse des Spannelements ausgerichtet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Spannelement mindestens ein Paar von Spannbolzen aufweist, welche einander in Bezug auf die Längsmittelachse des Spannelements diametral gegenüberliegen und in antiparallel zueinander ausgerichteten Verschiebungsrichtungen aus ihrer jeweiligen Spannstellung in die jeweilige Ruhestellung und/oder von der jeweiligen Ruhestellung in die jeweilige Spannstellung bewegbar sind.
Besonders günstig ist es, wenn das Spannelement mindestens zwei solcher Paare von Spannbolzen aufweist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens ein Spannbolzen radial nach außen, das heißt von der Längsmittelachse des Spannelements weg, von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass alle Spannbolzen des Spannelements radial nach außen von ihrer jeweiligen Ruhestellung in ihre jeweilige Spannstellung bewegbar sind.
Hierdurch eignet sich das erfindungsgemäße Spannelement insbesondere zum Einspannen eines Werkstücks, das eine Durchtrittsöffnung aufweist, im Bereich eines Umfangs der Durchtrittsöffnung.
Das einzuspannende Werkstück kann insbesondere ringförmig, beispielsweise kreisringförmig, und/oder hohlzylindrisch ausgebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Spannbolzen mit einem Mitnehmerelement versehen ist.
Ein solches Mitnehmerelement kann in einem Mitnehmerkanal verschieblich geführt sein.
Durch die Führung des Mitnehmerelements in dem Mitnehmerkanal kann insbesondere erreicht werden, dass der Spannbolzen gegen eine Verdrehung des Spannbolzens relativ zu dem Grundkörper des Spannelements, beispielsweise um eine Längsmittelachse des Spannbolzens, gesichert ist.
Vorzugsweise verläuft der Mitnehmerkanal parallel zu einer Verschiebungsrichtung des Spannbolzens, längs welcher der Spannbolzen aus der Spannstellung in die Ruhestellung und/oder aus der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar ist.
Die Bewegungsvorrichtung des Spannelements kann ein Betätigungselement umfassen, das mindestens eine Steuerbahn oder Steuerkurve aufweist, welche mit dem Mitnehmerelement eines Spannbolzens zusammenwirkt, um den betreffenden Spannbolzen von der Spannstellung in die Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung zu bewegen.
Das Betätigungselement ist vorzugsweise um eine Rotationsachse drehbar.
Die Rotationsachse des Betätigungselements stimmt vorzugsweise mit einer Längsmittelachse des Spannelements überein.
Mindestens eine Steuerbahn des Betätigungselements kann einen Steuerabschnitt umfassen, welcher quer zu einer lokalen Radialrichtung des Betätigungselements – in Bezug auf die Rotationsachse des Betätigungselements- und quer zu einer lokalen Umfangsrichtung des Betätigungselements – in Bezug auf die Rotationsachse des Betätigungselements – verläuft.
Wenn das Mitnehmerelement sich in dem Steuerabschnitt der Steuerbahn befindet, so wird vorzugsweise durch eine Drehung des Betätigungselements um dessen Rotationsachse eine Verschiebung des Mitnehmerelements längs des Mitnehmerkanals bewirkt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Steuerbahn einen Ruhestellungsabschnitt aufweist, der im Wesentlichen parallel zu einer lokalen Umfangsrichtung des Betätigungselements – in Bezug auf die Rotationsachse des Betätigungselements – verläuft.
Durch einen solchen Ruhestellungsabschnitt kann insbesondere erreicht werden, dass das Mitnehmerelement auch dann in dem Ruhestellungsabschnitt verbleibt (und somit auch der dem Mitnehmerelement zugeordnete Spannbolzen in seiner Ruhestellung verbleibt), wenn auf den Spannbolzen und/oder auf das Mitnehmerelement eine Kraft, beispielsweise eine elastische Rückstellkraft, einwirkt, welche eine in der lokalen Radialrichtung des Betätigungselements verlaufende Komponente aufweist.
Das Betätigungselement weist vorzugsweise mindestens ein Antriebselement auf, an dem eine Bedienungsperson oder ein externes Antriebsgerät angreifen kann, um das Betätigungselement von der Spannstellung in die Ruhestellung zu bewegen, insbesondere zu drehen.
Ein solches Antriebselement kann beispielsweise als ein an dem Betätigungselement angeordneter Antriebsvorsprung ausgebildet sein, welcher vorzugsweise (zumindest in der Spannstellung des Betätigungselements) in der Umfangsrichtung des Betätigungselements über den Grundkörper des Spannelements vorsteht.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement mindestens ein Auslöseelement aufweist, an dem eine Bedienungsperson oder ein externes Antriebsgerät angreifen kann, um das Betätigungselement aus der Ruhestellung herauszubewegen.
Ein solches Auslöseelement kann beispielsweise als ein Auslösevorsprung ausgebildet sein, der vorzugsweise (zumindest in der Ruhestellung des Betätigungselements) in der Umfangsrichtung des Betätigungselements über den Grundkörper des Spannelements vorsteht.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Betätigungselement zwischen dem Grundkörper und einer Abdeckung oder einem Deckel des Spannelements angeordnet ist.
Die Abdeckung oder der Deckel des Spannelements ist vorzugsweise lösbar an dem Grundkörper des Spannelements festgelegt.
Das Betätigungselement ist relativ zu dem Grundkörper und/oder relativ zu dem Deckel oder der Abdeckung des Spannelements beweglich.
Das Spannelement kann mindestens ein Federelement umfassen, das mindestens einen Spannbolzen in die Spannstellung und/oder in die Ruhestellung vorspannt. Hierdurch kann erreicht werden, dass nach dem Auslösen einer Bewegung des Spannbolzens der Spannbolzen von der Bewegungsvorrichtung selbsttätig in die Spannstellung und/oder in die Ruhestellung bewegt wird, ohne dass eine externe Antriebskraft für diese Bewegung erforderlich ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jedem Spannbolzen des Spannelements ein Federelement zugeordnet ist, das den betreffenden Spannbolzen in die Spannstellung und/oder in die Ruhestellung vorspannt.
Der Verschiebeweg eines Spannbolzens von der Ruhestellung in die Spannstellung kann durch einen Anschlag für ein an dem Spannbolzen vorgesehenes Mitnehmerelement, durch die Gestaltung des Betätigungselements (insbesondere die Lage eines radial äußeren Endes einer Steuerbahn des Betätigungselements) und/oder durch das einzuspannende Werkstück, an dem eine Anschlagfläche des Spannbolzens anschlägt, begrenzt sein.
Um mittels des Spannelements eine Spannkraft auf das einzuspannende Werkstück ausüben zu können, ist es günstig, wenn das Spannelement mindestens eine Durchtrittsöffnung für den Durchtritt eines Verspannungselements durch das Spannelement hindurch aufweist, wobei das Spannelement mittels des Verspannungselements mit einer Aufspanneinheit, an dem die mindestens eine Spannfläche angeordnet ist, verspannbar ist.
Ein solches Verspannungselement kann beispielsweise eine Stiftschraube oder eine T-Nutenschraube und/oder eine Gewindemutter umfassen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Verspannungselement eine Unterlegscheibe umfasst.
Das erfindungsgemäße Spannelement kann als eine Spannscheibe ausgebildet sein, insbesondere als eine Universalspannscheibe zum Einspannen unterschiedlich geformter Werkstücke.
Das erfindungsgemäße Spannelement eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks an mindestens einer Spannfläche, wobei die Spannvorrichtung eine Aufspanneinheit, an der die mindestens eine Spannfläche angeordnet ist, ein erfindungsgemäßes Spannelement und ein Verspannungselement zum Verspannen des Spannelements mit der Aufspanneinheit umfasst.
Die Aufspanneinheit kann beispielsweise ein Basisteil und eine oder mehrere an dem Basisteil angeordnete Spannbacken umfassen.
Mindestens eine Spannbacke der Aufspanneinheit weist eine Spannfläche zum Einspannen eines Werkstücks auf.
Eine solche Spannvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Kombination mit einem einzuspannenden Werkstück, das eine Durchtrittsöffnung aufweist.
In diesem Fall ist das Werkstück vorzugsweise mittels der Spannbolzen des Spannelements am Umfang der Durchtrittsöffnung eingespannt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks mit einer Durchtrittsöffnung an mehreren Spannflächen, wobei die Spannvorrichtung ein Aufspannelement mit Spannbacken, an denen jeweils eine Spannfläche für das Werkstück ausgebildet ist, und ein Spannelement mit in einer Radialrichtung des Spannelements von einer Ruhestellung in eine Spannstellung und von der Spannstellung in die Ruhestellung bewegbaren Spannbolzen, welche das einzuspannende Werkstück in der Spannstellung übergreifen, umfasst;
2 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung mit dem Aufspannelement und dem Spannelement sowie das eingespannte Werkstück aus 1 von oben;
3 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung mit dem Aufspannelement und dem Spannelement und des eingespannten Werkstücks aus den 1 und 2, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 3 in 2;
4 einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung mit dem Aufspannelement und dem Spannelement sowie das eingespannte Werkstück aus den 1 bis 3, längs der Linie 4-4 in 2;
5 eine perspektivische Darstellung des Spannelements in der Spannstellung;
6 eine Draufsicht von oben auf das Spannelement in der Spannstellung;
7 eine Draufsicht von unten auf das Spannelement in der Spannstellung;
8 eine Seitenansicht des Spannelements in der Spannstellung, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 8 in 6;
9 einen schematischen Querschnitt durch das Spannelement in der Spannstellung, längs der Linie 9-9 in 8;
10 einen schematischen Längsschnitt durch das Spannelement in der Spannstellung, längs der Linie 10-10 in 6;
11 eine der 5 entsprechende perspektivische Darstellung des Spannelements in der Ruhestellung;
12 eine der 6 entsprechende Draufsicht auf das Spannelement in der Ruhestellung von oben;
13 eine der 7 entsprechende Draufsicht auf das Spannelement in der Ruhestellung von unten;
14 eine der 8 entsprechende Seitenansicht des Spannelements in der Ruhestellung, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 14 in 12;
15 einen der 9 entsprechenden Querschnitt durch das Spannelement in der Ruhestellung, längs der Linie 15-15 in 14; und
16 einen der 10 entsprechenden Längsschnitt durch das Spannelement in der Ruhestellung, längs der Linie 16-16 in 12.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in den 1 bis 4 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Spannvorrichtung dient zum Einspannen eines Werkstücks 102 an einer oder mehreren Spannflächen 104 einer Aufspanneinheit 106.
Die Aufspanneinheit 106 kann ein Basisteil 108 und ein oder mehrere an dem Basisteil 108 angeordnete Spannbacken 110 umfassen.
Das Basisteil 108 kann beispielsweise als ein Maschinentisch einer Werkzeugmaschine oder als eine Spannpalette ausgebildet sein.
Das Basisteil 108 kann beispielsweise eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur aufweisen und/oder als eine runde Planscheibe ausgebildet sein.
Zum Führen und, vorzugsweise lösbaren, Festlegen der Spannbacken 110 an dem Basisteil 108 kann das Basisteil 108 mit einer oder mehreren Führungsnuten 112, vorzugsweise in Form von T-Nuten, versehen sein.
Die Führungsnuten 112 verlaufen vorzugsweise in einer Radialrichtung des Basisteils 108 auf dessen Längsmittelachse 114 zu.
Die Führungsnuten 112 enden vorzugsweise im Abstand von der Längsmittelachse 114 des Basisteils 108.
Wie am besten 3 zu ersehen ist, umfasst jede Spannbacke 110 einen auf dem Basisteil 108 aufliegenden Auflageblock 116 und einen T-Nutenstein 119, der an dem Auflageblock 116 festgelegt ist und in eine der Spannbacke 110 jeweils zugeordnete Führungsnut 112 eingreift, um die Spannbacke 110 an dem Basisteil 108 (in einer Längsrichtung der Führungsnut 112) zu führen und an einer gewünschten Position an dem Basisteil 108 festlegen, insbesondere festklemmen, zu können.
Der Auflageblock 116 jeder Spannbacke 110 weist jeweils mindestens eine Auflagefläche 118 auf, welche vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite 120 des Basisteils 108 und/oder im Wesentlichen senkrecht zu der Längsmittelachse 114 des Basisteils 108 ausgerichtet ist.
Der Auflagefläche 118 ist vorzugsweise eine Anschlagfläche 122 zugeordnet, welche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Auflagefläche 118 und/oder senkrecht zu der Oberseite 120 des Basisteils 108 und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Längsmittelachse 114 des Basisteils 108 ausgerichtet ist.
Die Anschlagfläche 122 grenzt vorzugsweise direkt an die jeweils zugeordnete Auflagefläche 118 der Spannbacke 110 an.
Jede Spannbacke 110 kann mehrere Auflageflächen 118 und/oder Anschlagflächen 122 aufweisen, die vorzugsweise – in Bezug auf die durch die Richtung der Längsmittelachse 114 des Basisteils 108 vorgegebene Höhenrichtung – auf verschiedenen Höhenniveaus der Spannbacke 110 angeordnet sind, um das Werkstück 102 in unterschiedlichen Abständen von der Oberseite 120 des Basisteils 108 einspannen zu können.
Das einzuspannende Werkstück 102 liegt mit seiner Unterseite 123 auf den Auflageflächen 118 einer oder mehrerer Spannbacken 110 auf, welche die Spannflächen 104 für das Werkstück 102 bilden.
Vorzugsweise liegt das eingespannte Werkstück 102 mit seiner äußeren Umfangsfläche 125 an mindestens einer Anschlagfläche 122 mindestens einer Spannbacke 110 an, so dass das Werkstück 102 in der senkrecht zur Längsmittelachse 114 des Basisteils 108 verlaufenden Ebene in gewünschter Weise für die Bearbeitung positioniert ist.
Vorzugsweise liegen mindestens zwei Spannbacken 110 der Aufspanneinheit 106 einander in Bezug auf das Werkstück 102 und die Längsmittelachse 114 des Basisteils 108 diametral gegenüber, so dass der Abstand zwischen den Anschlagflächen 122 dieser Spannbacken 110 vorzugsweise einem Außendurchmesser D des Werkstücks 102 entspricht (siehe 2).
Das einzuspannende Werkstück 102 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, beispielsweise kreisringförmig und/oder hohlzylindrisch, und weist vorzugsweise eine Durchtrittsöffnung 124 auf.
An seinem Außenumfang wird das Werkstück 102 mittels der Spannbacken 110 der Aufspanneinheit 106 gespannt.
Um das Werkstück 102 auch an seinem Innenumfang, das heißt am Umfang der Durchtrittsöffnung 124 des Werkstücks 102, spannen zu können, umfasst die Spannvorrichtung 100 ein Spannelement 126.
Das Spannelement 126 umfasst einen Grundkörper 128 und mehrere relativ zu dem Grundkörper 128 bewegliche Spannbolzen 130 sowie eine Bewegungsvorrichtung 132, mittels welcher die Spannbolzen 130 aus einer in den 1 bis 4 dargestellten Spannstellung in eine Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar sind.
Wie insbesondere aus 2 zu ersehen ist, umfasst das Spannelement 126 beispielsweise vier Spannbolzen 130, die sich jeweils paarweise – in Bezug auf die Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 – diametral gegenüberliegen.
In der Spannstellung ist der Abstand S der einander abgewandten äußeren Enden 136 von einander gegenüberliegenden Spannbolzen 130 des Spannelements 126 größer als ein Innendurchmesser d des einzuspannenden Werkstücks 102.
In der Ruhestellung des Spannelements 126 ist der Abstand S zwischen den einander abgewandten äußeren Enden 136 einander gegenüberliegender Spannbolzen 130 kleiner als der Innendurchmesser d des Werkstücks 102, so dass in der Ruhestellung das Werkstück 102 nicht durch die Spannbolzen 130 des Spannelements 126 in seiner eingespannten Stellung an der Spannvorrichtung 100 zurückgehalten wird, sondern von den Spannflächen 104 abgehoben und einer Weiterbearbeitung zugeführt werden und/oder durch ein anderes Werkstück 102 ersetzt werden kann.
Das Spannelement 126 ist separat in den 5 bis 16 dargestellt, und zwar in den 5 bis 10 in der Spannstellung und in den 11 bis 16 in der Ruhestellung.
Wie am besten aus den Schnittdarstellungen der 9, 10, 11 und 12 zu ersehen ist, umfasst der Grundkörper 128 des Spannelements 126 für jeden Spannbolzen 130 jeweils einen Aufnahmeabschnitt 137.
Der Grundkörper 128 weist bei dieser Ausführungsform also beispielhaft die Form eines Kreuzes (insbesondere mit sich nach außen hin verbreiternden Schenkeln) auf.
Jeder Aufnahmeabschnitt 137 weist einen Führungskanal 138 für den jeweils zugeordneten Spannbolzen 130 auf, in welchem der jeweilige Spannbolzen 130 mit geringem Spiel längs einer zu einer Kanalachse 140 des Führungskanals 138 parallelen Verschiebungsrichtung 141 verschiebbar geführt ist.
Die Kanalachse 140 stimmt vorzugsweise mit einer Längsmittelachse 142 des jeweils zugeordneten Spannbolzens 130 überein.
Die Kanalachsen 140 und Längsmittelachsen 142 der Spannbolzen 130 sind vorzugsweise radial zu der Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 ausgerichtet.
Jeder Spannbolzen 130 umfasst vorzugsweise einen im Wesentlichen zylindrischen Schaft 144, mit welchem der Spannbolzen 130 im zugeordneten Führungskanal 138 verschieblich geführt aufgenommen ist, und eine außerhalb des Führungskanals 138 angeordnete Spitze 146.
Die Spitze 146 kann sich – zumindest in einem Umfangsabschnitt des Spannbolzens 130 – zum Ende 136 des Spannbolzens 130 hin verjüngen, insbesondere durch eine Anfasung 148.
An einer im Betriebszustand der Spannvorrichtung 100 dem einzuspannenden Werkstück 102 zugewandten Seite kann jeder Spannbolzen 130 mit einer Auflagefläche 150 versehen sein, welche im Spannzustand des Spannelements 126 an einer Oberseite 152 des einzuspannenden Werkstücks 102 anliegt.
Die Auflagefläche 150 ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Oberseite 120 des Basisteils 108 der Aufspanneinheit 106 und im Wesentlichen senkrecht zur Längsmittelachse 114 des Basisteils 108 ausgerichtet.
Ferner ist die Auflagefläche 150 vorzugsweise senkrecht zur Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 ausgerichtet.
Ferner weist jeder Spannbolzen 130 vorzugsweise eine Anschlagfläche 154 auf, welche in der Spannstellung des Spannelements 126 an einer inneren Umfangsfläche 156 des einzuspannenden Werkstücks 102 anliegt, um so das Werkstück 102 in einer zur Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 senkrechten Ebene in gewünschter Weise relativ zu dem Spannelement 126 zu positionieren.
Die Anschlagfläche 154 des Spannbolzens 130 ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Auflagefläche 150 des Spannbolzens 130 ausgerichtet.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Anschlagfläche 154 direkt an die Auflagefläche 150 des Spannbolzens 130 angrenzt.
Um den Spannbolzen von der Spannstellung in die Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegen zu können, ist der Spannbolzen 130 mit einem Mitnehmerelement 158 versehen, welches von der Umfangsfläche des Schafts 144 des Spannbolzens 130 vorsteht.
Das Mitnehmerelement 158 kann beispielsweise als ein Gewindestift ausgebildet sein, der in eine, vorzugsweise im Wesentlichen radial zu der Längsmittelachse 142 des Spannbolzens 130 ausgerichtete, Gewindebohrung 160 an dem Spannbolzen 130 eingeschraubt ist.
Das Mitnehmerelement 158 erstreckt sich von der Umfangsfläche des Spannbolzens 130 aus durch einen Mitnehmerkanal 162 hindurch in eine Steuerbahn 164 eines Betätigungselements 166 des Spannelements 126 hinein.
Der Mitnehmerkanal 162 ist beispielsweise als ein Schlitz an der dem Betätigungselement 166 zugewandten Oberseite 168 des Grundkörpers 128 des Spannelements 126 ausgebildet und verläuft vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Längsmittelachse 142 des Spannbolzens 130 und im Wesentlichen parallel zu der Kanalachse 140 des zugeordneten Führungskanals 138.
In diesem Mitnehmerkanal 162 ist das Mitnehmerelement 158 mit geringem seitlichem Spiel geführt.
Ein der Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 abgewandtes Ende des Mitnehmerkanals 162 bildet einen Anschlag 170 für das Mitnehmerelement 158, an welchem das Mitnehmerelement 158 in der Spannstellung des Spannbolzens 130 anliegt und so verhindert, dass der Spannbolzen 130 den Führungskanal 138 vollständig verlässt.
Zwischen einem der Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 zugewandten Endbereich 172 des Spannbolzens 130 und einem der Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 zugewandten Ende 174 des Führungskanals 138 ist ein Federelement 176, beispielsweise in Form einer Druckfeder, angeordnet, welches den Spannbolzen 130 in Richtung auf die Spannstellung und somit das Mitnehmerelement 158 in Richtung auf den Anschlag 170 vorspannt.
Wie am besten aus den 9 und 15 zu ersehen ist, umfasst jede Steuerbahn 164 des Betätigungselements 166 jeweils einen Steuerabschnitt 188, der quer zu der lokalen Radialrichtung des Betätigungselements 166 (in Bezug auf die Rotationsachse 186 des Betätigungselements 166) und quer zu der lokalen Umfangsrichtung des Betätigungselements 166 (bezogen auf die Rotationsachse 186 des Betätigungselements 166) verläuft.
Vorzugsweise ist das Mitnehmerelement 158 mit geringem seitlichem Spiel in der Steuerbahn 164 und insbesondere in dem Steuerabschnitt 188 der Steuerbahn 164 geführt.
In der in den 5 bis 10 dargestellten Spannstellung des Spannelements 126 befindet sich jedes Mitnehmerelement 158 an einem radial äußeren Ende 190 des jeweils zugeordneten Steuerabschnitts 188.
An das radial innere Ende 192 des Steuerabschnitts 188 der Steuerbahn 164 schließt sich ein Ruhestellungsabschnitt 194 der Steuerbahn 164 an, der im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Betätigungselements 166 (bezogen auf die Rotationsachse 186 des Betätigungselements 166) verläuft.
In der in den 11 bis 16 dargestellten Ruhestellung des Spannelements 126 befinden sich die Mitnehmerelemente 158 in dem Ruhestellungsabschnitt 194 der jeweils zugeordneten Steuerbahn 164 und werden durch das jeweils zugeordnete Federelement 176 radial nach außen gegen eine Begrenzungswand 196 des Ruhestellungsabschnitts 194 gedrückt, so dass das jeweilige Mitnehmerelement 158 auch unter der Einwirkung des Federelements 176 in dem Ruhestellungsabschnitt 194 verbleibt.
Um das Betätigungselement 166 durch Drehung um die Rotationsachse 186 gegen die elastische Rückstellkraft der Federelemente 176 in die Ruhestellung bewegen zu können, weist das Betätigungselement 166 ein oder mehrere Antriebselemente 198 auf, die beispielsweise als (zumindest in der Spannstellung) in der Umfangsrichtung des Betätigungselements 166 über den Grundkörper 128 überstehende Antriebsvorsprünge 200 ausgebildet sind.
Bei dem in den 9 und 14 dargestellten Ausführungsbeispiel und bei Blickrichtung auf das Spannelement 126 von oben, das heißt von der dem einzuspannenden Werkstück 102 abgewandten Seite, muss das Betätigungselement 166 im Gegenuhrzeigersinn (siehe die durch den Pfeil 202 angegebene Drehrichtung) um die Rotationsachse 186 gedreht werden, um die Spannbolzen 130 gegen die Rückstellkraft der Federelemente 176 von der Spannstellung in die Ruhestellung zu bewegen.
Deshalb sind bei dieser Ausführungsform die Antriebselemente 198 am (in der Draufsicht von oben und von der Rotationsachse 186 aus gesehen) rechten Rand des jeweils zugeordneten Betätigungsabschnitts 178 angeordnet.
An diesen Antriebselementen 198 kann eine Bedienungsperson oder ein (nicht dargestelltes) externes Antriebsgerät angreifen, um das Betätigungselement 166 von seiner Spannstellung in seine Ruhestellung zu bewegen, insbesondere zu drehen.
Um das Betätigungselement 166 aus der in den 11 bis 16 dargestellten Ruhestellung herausbewegen zu können, umfasst das Betätigungselement 166 ferner ein oder mehrere Auslöseelemente 204.
Jedes Auslöseelement 204 kann beispielsweise als ein Auslösevorsprung 206 ausgebildet sein, der in der Ruhestellung des Betätigungselements 166 seitlich über den Grundkörper 128 des Spannelements 126 hinaus vorsteht.
Da das Betätigungselement 166 bei der in den 9 und 15 dargestellten Ausführungsform und bei der Betrachtung in der Draufsicht von oben im Uhrzeigersinn gedreht werden muss, um die Mitnehmerelemente 158 aus dem jeweils zugeordneten Ruhestellungsabschnitt 194 in den jeweils zugeordneten Steuerabschnitt 188 der Steuerbahn 164 zu bewegen, worauf dann die weitere Bewegung des Betätigungselements 166 in die Spannstellung durch die Einwirkung der elastischen Rückstellkraft der Federelemente 176 bewirkt wird, sind die Auslösevorsprünge 206 bei dieser Ausführungsform am (in der Draufsicht von oben und von der Rotationsachse 186 des Betätigungselements 166 aus gesehen) linken Rand des jeweils zugeordneten Betätigungsabschnitts 178 angeordnet.
An jedem Auslösevorsprung 206 kann eine Bedienungsperson oder ein (nicht dargestelltes) externes Antriebsgerät angreifen, um das Betätigungselement 166 aus der Ruhestellung herauszubewegen.
Das Betätigungselement 166 bildet somit ebenso wie die Mitnehmerelemente 158 und die Federelemente 176 einen Bestandteil der Bewegungsvorrichtung 132 des Spannelements 126.
Selbstverständlich können die Steuerbahnen 164 des Betätigungselements 166 auch spiegelverkehrt zu der in den 9 und 15 dargestellten Ausgestaltung ausgebildet sein; in diesem Fall wären dann die Antriebselemente 198 (in der Draufsicht von oben und von der Rotationsachse 186 des Betätigungselements 166 aus gesehen) am linken Rand des jeweils zugeordneten Betätigungsabschnitts 178 und die Auslösevorsprünge 206 (in der Draufsicht von oben und von der Rotationsachse 186 des Betätigungselements 166 aus gesehen) am rechten Rand des jeweils zugeordneten Betätigungsabschnitts 178 angeordnet.
Um zu verhindern, dass das Betätigungselement 166 sich von dem Grundkörper 128 löst, umfasst das Spannelement 126 ferner eine Abdeckung oder einen Deckel 208, der auf der dem Grundkörper 128 abgewandten Seite des Betätigungselements 166 angeordnet ist.
Der Deckel 208 ist, vorzugsweise lösbar, an dem Grundkörper 128 festgelegt, beispielsweise mittels Befestigungsschrauben 210, welche jeweils eine Befestigungsmittel-Durchtrittsöffnung 212 in dem Deckel 208 durchsetzen und in eine Gewindebohrung 214 an dem Grundkörper 128 eingeschraubt sind.
Das Betätigungselement 166 ist somit zwischen dem Grundkörper 128 und dem Deckel 208 des Spannelements 126 angeordnet und verliersicher gehalten.
Wie am besten aus den Längsschnitten der 4, 10 und 16 zu ersehen ist, sind der Grundkörper 128, das Betätigungselement 166 und der Deckel 208 des Spannelements 126 mit Durchtrittsöffnungen 216, 218 beziehungsweise 220 versehen, durch welche sich die Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 hindurch erstreckt.
Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen 216, 218 und 220 im Wesentlichen koaxial mit der Längsmittelachse 134 des Spannelements 126 ausgebildet.
Im Betriebszustand der Spannvorrichtung 100 erstreckt sich durch diese Durchtrittsöffnungen ein Verspannungselement 222 der Spannvorrichtung 100, mittels welchem das Spannelement 126 mit der Aufspanneinheit 106, an der die mindestens eine Spannfläche 104 angeordnet ist, verspannbar ist.
Das Verspannungselement 222 kann beispielsweise eine Stiftschraube 224 umfassen, die sich durch die Durchtrittsöffnungen 220, 218 und 216 des Deckels 208, des Betätigungselements 166 beziehungsweise des Grundkörpers 128 hindurch und in eine Gewindebohrung 226 an dem Basisteil 108 der Aufspanneinheit 106 hinein erstreckt.
Dabei ist das Verspannungselement 222 mit der Gewindebohrung 226 der Aufspanneinheit 106 verschraubt.
Ferner kann in diesem Fall das Verspannungselement 222 eine Gewindemutter 228 umfassen, welche auf der der Aufspanneinheit 106 abgewandten Seite des Spannelements 126 angeordnet ist.
Die Gewindemutter 228 ist vorzugsweise auf ein der Aufspanneinheit 106 abgewandtes Ende der Stiftschraube 224 aufgeschraubt.
Die Gewindemutter 228 kann sich über eine Unterlegscheibe 230 an dem Grundkörper 128 des Spannelements 126 abstützen.
Die Gewindemutter 228 kann einen polygonalen Querschnitt aufweisen und insbesondere als eine Sechskantmutter ausgebildet sein.
Die Durchtrittsöffnungen 218 und 220 im Betätigungselement 166 beziehungsweise im Deckel 208 weisen vorzugsweise einen größeren Durchmesser auf als die Durchtrittsöffnung 216 im Grundkörper 128 des Spannelements 126.
Alternativ zu einer Stiftschraube 224 kann beispielsweise auch eine T-Nutenschraube verwendet werden, welche in eine an dem Basisteil 108 der Aufspanneinheit 106 vorgesehene T-Nut eingreift.
Mittels der vorstehend beschriebenen Spannvorrichtung 100 wird das Werkstück 102 wie folgt eingespannt:
Das Werkstück 102 wird auf die Spannflächen 104 der Spannbacken 110 der Aufspanneinheit 106 aufgelegt, so dass es im Bereich seines äußeren Umfangs durch die Spannbacken 110 abgestützt ist.
Um das Werkstück 102 auch im Bereich seines inneren Umfangs spannen zu können, wird das Spannelement 126 in der Spannstellung, in welcher der Abstand S der äußeren Enden 136 einander gegenüberliegender Spannbolzen 130 größer ist als der Innendurchmesser d des Werkstücks 102, auf das Werkstück 102 aufgelegt, so dass die Auflageflächen 150 der Spannbolzen 130 an der Oberseite 152 des Werkstücks 102 anliegen.
Wenn sich das Spannelement 126 noch nicht in der Spannstellung, sondern in der Ruhestellung befindet, wird das Betätigungselement 166 durch Drücken auf eines der Auslöseelemente 204 so um die Rotationsachse 186 gedreht, dass die Mitnehmerelemente 158 aus den jeweils zugeordneten Ruhestellungsabschnitten 194 der Steuerbahnen 164 in die jeweils zugeordneten Steuerabschnitte 188 gelangen, worauf alle Spannbolzen 130 gleichzeitig durch die jeweils zugeordneten Federelemente 176 in ihre Spannstellung bewegt werden.
Die in das Spannelement 126 integrierten Federelemente 176 drücken die Spannbolzen 130 immer wieder in diese Spannstellung zurück.
Anschließend wird das Spannelement 126 mittels des Verspannungselements 222 mit der Aufspanneinheit 106 verspannt.
Hierzu wird beispielsweise mittels eines Schraubenschlüssels oder eines Drehmomentschlüssels die Gewindemutter 228 auf der (an der Aufspanneinheit 106 festgelegten) Stiftschraube 224 oder der T-Nutenschraube gegen den Grundkörper 128 des Spannelements 126 angezogen.
Hierbei übertragen die Spannbolzen 130 des Spannelements 126 die Spannkraft auf das eingespannte Werkstück 102.
Im eingespannten Zustand wird an dem Werkstück 102 eine Bearbeitung vorgenommen, beispielsweise eine spanende Bearbeitung.
Nach Abschluss des Bearbeitungsvorgangs wird das Werkstück 102 aus der Spannvorrichtung 100 entnommen, nachdem die Verspannung des Spannelements 126 mit der Aufspanneinheit 106 durch Lösen der Gewindemutter 228 aufgehoben und das Spannelement 126 in die Ruhestellung überführt worden ist.
Hierfür wird das Betätigungselement 166 durch Angreifen an einem oder mehreren der Antriebselemente 198 so in der Drehrichtung 202 um die Rotationsachse 186 gedreht, dass die Mitnehmerelemente 158 vom radial äußeren Ende 190 des jeweils zugeordneten Steuerabschnitts 188 der Steuerbahn 164 bis in den jeweils zugeordneten Ruhestellungsabschnitt 194 bewegt werden.
Dabei werden die jeweils zugeordneten Spannbolzen 130 entgegen der elastischen Rückstellkraft der Federelemente 176 aus der in den 5 bis 10 dargestellten Spannstellung in die in den 11 bis 16 dargestellte Ruhestellung bewegt.
In dieser Ruhestellung ist der Abstand S zwischen den äußeren Enden 136 einander gegenüberliegender Spannbolzen 130 des Spannelements 126 kleiner als der Innendurchmesser d des Werkstücks 102, so dass das Werkstück 102 von der Aufspanneinheit 106 abgehoben und einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden kann.
Ferner kann in der Ruhestellung des Spannelements ein neues Werkstück 102, an den zurückgezogenen Spannbolzen 130 vorbei, auf die Spannbacken 110 der Aufspanneinheit 106 aufgelegt werden.
Ein Spannvorgang an dem neuen Werkstück 102 erfolgt dann durch Überführung des Spannelements 126 von der in den 11 bis 16 dargestellten Ruhestellung in die in den 5 bis 10 dargestellte Spannstellung.
Hierfür wird das Betätigungselement 166 in der Drehrichtung 207 um die Rotationsachse 186 bewegt.
Dazu ist es lediglich erforderlich, die Drehbewegung des Betätigungselements 166 durch Druck auf eines oder mehrere der Auslöseelemente 204 in der Drehrichtung 207 auszulösen und hierdurch die Mitnehmerelemente 158 aus dem jeweils zugeordneten Ruhestellungsabschnitt 194 der Steuerbahn 164 in den jeweils zugeordneten Steuerabschnitt 188 zu bewegen.
Sobald ein Mitnehmerelement 158 den Steuerabschnitt 188 erreicht hat, wird der zugeordnete Spannbolzen 130 durch die Rückstellkraft des jeweils zugeordneten Federelements 176 selbsttätig aus der Ruhestellung in die Spannstellung bewegt.
Die Spannbolzen 130 bewegen sich so weit radial nach außen, bis das jeweils zugeordnete Mitnehmerelement an dem Anschlag 170 des Mitnehmerkanals 162 und/oder an dem radial äußeren Ende 190 der Steuerbahn 164 anliegt oder bis die Anschlagflächen 154 der Spannbolzen 130 an dem Werkstück 102 anliegen.
Das Spannelement 126 kann daher zum Einspannen von Werkstücken 102 mit unterschiedlichem Durchmesser der Ringöffnung 124 verwendet werden.
Durch Anziehen der Gewindemutter 228 gegen den Grundkörper 128 des Spannelements 126 wird der Vorgang des Einspannens des neuen Werkstücks 102 abgeschlossen.

Claims

Spannelement für eine Spannvorrichtung (100) zum Einspannen eines Werkstücks (102) an mindestens einer Spannfläche (104), wobei das Spannelement (126) einen Grundkörper (128) und mehrere relativ zu dem Grundkörper (128) bewegliche Spannbolzen (130) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (126) eine Bewegungsvorrichtung (132) umfasst, mittels welcher die Spannbolzen (130) aus einer Spannstellung in eine Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar sind.
Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbolzen (130) mittels der Bewegungsvorrichtung (132) im Wesentlichen synchron von der Spannstellung in die Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung bewegbar sind.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (126) eine Längsmittelachse (134) aufweist und mindestens ein Spannbolzen (130) längs einer Verschiebungsrichtung beweglich ist, welche radial zu der Längsmittelachse (134) des Spannelements (126) ausgerichtet ist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spannbolzen (130) mit einem Mitnehmerelement (158) versehen ist.
Spannelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (158) in einem Mitnehmerkanal (162) verschieblich geführt ist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (132) ein Betätigungselement (166) umfasst, das mindestens eine Steuerbahn (164) aufweist, welche mit dem Mitnehmerelement (158) eines Spannbolzens (130) zusammenwirkt, um den betreffenden Spannbolzen (130) von der Spannstellung in die Ruhestellung und/oder von der Ruhestellung in die Spannstellung zu bewegen.
Spannelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (166) um eine Rotationsachse (186) drehbar ist.
Spannelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Steuerbahn (164) einen Steuerabschnitt (188) umfasst, welcher quer zu einer lokalen Radialrichtung des Betätigungselements (166) und quer zu einer lokalen Umfangsrichtung des Betätigungselements (166) verläuft.
Spannelement nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Steuerbahn (164) einen Ruhestellungsabschnitt (194) aufweist, der im Wesentlichen parallel zu einer lokalen Umfangsrichtung des Betätigungselements (166) verläuft.
Spannelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (166) mindestens ein Antriebselement (198) aufweist, an dem eine Bedienungsperson oder ein externes Antriebsgerät angreifen kann, um das Betätigungselement (166) von der Spannstellung in die Ruhestellung zu bewegen.
Spannelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (166) mindestens ein Auslöseelement (204) aufweist, an dem eine Bedienungsperson oder ein externes Antriebsgerät angreifen kann, um das Betätigungselement (166) aus der Ruhestellung herauszubewegen.
Spannelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (166) zwischen dem Grundkörper (128) und einem Deckel (208) des Spannelements (126) angeordnet ist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (126) mindestens ein Federelement (176) umfasst, das mindestens einen Spannbolzen (130) in die Spannstellung und/oder in die Ruhestellung vorspannt.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (126) mindestens eine Durchtrittsöffnung (216, 218, 220) für den Durchtritt eines Verspannungselements (222) durch das Spannelement (126) hindurch aufweist, wobei das Spannelement (126) mittels des Verspannungselements (222) mit einer Aufspanneinheit (106), an dem die mindestens eine Spannfläche (104) angeordnet ist, verspannbar ist.
Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks (102) an mindestens einer Spannfläche (104), umfassend eine Aufspanneinheit (106), an der die mindestens eine Spannfläche (104) angeordnet ist, ein Spannelement (126) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und ein Verspannungselement (222) zum Verspannen des Spannelements (126) mit der Aufspanneinheit (106).